摘要：随着国内外海洋油气资源的不断开发和利用，海底管道事业蓬勃发展。海底管道投资规模大、工期长。施工方法的选择尤为重要，好的施工方法能够控制成本、保证进度和降低风险。施工方法的选择需要综合评价，需要从技术、投资和工期等因素综合考虑。本文分析了海底管道施工方法。
关键词：海底管道；施工方法；技术
随着国内外对于海洋油气资源的日益重视，海底管道事业也正在处于一个蓬勃、快速发展的阶段。众所周知，海底管道具有工期长、投资规模大等特点。好的海底管道施工方法可以有效地降低风险、保证进度、控制成本，具有极为重要的作用。
一、海底管道概况
海底管道的作用就在于是将海上油气田所开采出来的天然气或者石油汇集在一起，然后通过管道输往陆上油、气库站或者输往系泊油船的单点系泊，一是海底管道结构海底管道结构是根据使用要求和所处的环境条件确定的。其断面结构一般有单层结构和双层结构两种基本形式。二是海底管道防护管道沉放到海底以后，为了避免钢管在波浪或海流的作用下移动或被附近船舶抛锚破坏，所以必须采取稳管或保护的措施。目前，以管道外敷混凝土配重层加以保护为主，同时要求对悬空段进行支撑或填埋处理等。海底管道在施工的过程中务必确保质量，这是因为海底管道无论是在投产以后，还是在施工期间，一旦发生事故，那么与陆上管道维修相比，海底管道维修困难得多，且费用很大。在海底管道的施工过程中，施工组织复杂，具有海陆联合组织施工的特点。首先，必须依靠岸上基地的电台来确定船队位置和移动方向。其次，燃料和淡水的供应、船队的配件、管道的预制等，都是与岸上的基地密不可分。
二、海底管道施工方法
1.海底管道挖沟技术。海底管道挖沟技术常用的挖沟方法主要有4种类型：机械挖沟法、水利挖沟法、机械和水利结合挖沟法、不挖沟进行海底管道埋设法。目前国内海底管道挖沟技术主要采用机械和水利结合挖沟法的铰吸式和射水式。铰吸式适合海底管道线路周围没有杂物的挖沟施工作业，射水式适合海底管道路周围地质情况比较复杂的施工环境。施工时首先将挖沟机落入海中，当彩色图像声纳头进入水中时，进行声纳寻管。寻管后，根据彩色图像声纳的“剖面状态”得到管道的两个剖面，利用两点定一直线的原理将挖沟机定位在管道的正上方。接着在彩色图像声纳监测引导下，利用吊装系统将挖沟机就位于海底管道上。点动高压射水泵，试运各高压射水泵是否正常。将挖沟机上的前后声纳摆出，进行精确定位工作。在挖沟机离海床1m时，观察到管道剖面纵向轴线与挖沟机前后声纳头轴中心线重合后，将挖沟机骑到管道上，挖沟机底面与海床接触，启动所有射、吸排泥水泵。根据喷嘴射水的出口压力、喷射速度等参数分析建立喷嘴流线参数数值的优化方程。渤海湾海域的海底多为泥土质，浮泥软泥较多；但由于海底不停的被冲刷，导致海底浮泥软泥均被剥离，剩下的土层为较硬土层，所以使挖沟施工变得比较困难，挖沟成型很不理想。水下液压驱动能力偏弱的情况下，在较软的海床施工时，挖沟机有停滞打滑现象，需要船体的拖曳行走，挖沟速度较慢，平均40m/h，遇到泥质太硬的地方施工速度更慢。所以结合施工经验，更换性能可靠、压力更高的射水泵是非常必要的解决方案。
2.海底管道铺管施工应用。一是铺管船法。目前铺管船法是国内外使用最多的海底管道铺设方法。我国目前海底管道大多是采用铺管船法铺设的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据管道铺设方式和在水中的形状可以将其分为卷管法、J型铺管法和S型铺管法。这种方法具有作业效率较高、机动灵活、广泛的适应性、经济效益高、抗风浪能力强等优点，适用于长距离管段远离岸边的铺管作业。铺管的作业过程实际上就是在陆地上水泥预制厂将管道加上水泥加重层之后，再用船将已经处理之后的管子运到铺管船上，将管子逐段组装焊接，焊好的管段在铺管船向前移动时，从船尾部的托管架上滑入海中。整个铺管作业的过程中，铺管船必须要处于一个较为稳定的状态，与此同时，船的位移量必须与管段下滑的长度实现同步。因此，我们一般都会在铺管船的前后左右布置上多个船锚，一般在4～6个左右。如果想要移动船位，那么可以通过调节锚缆的长短；如果想要稳定船只，那么可以通过调节锚缆的松紧。管段自托管架的尾部滑向海底时，悬吊在海水中形成一个由上拱弯转为下弯曲的S形，使管段受到复杂的弯曲应力的作用，此外，还受到浪涌和水流的冲击力的作用。为了使管段不产生永久变形，须用托管架保持上拱弯尽可能大的弯曲半径，并使下弯曲处处于容许弯曲应力的范围以内。因此船上有能力足够的张力机夹住管段，使之不能自由滑动，并且使管段下滑同船的位移距离一致。
二是拖拉法铺管作业，拖管法一般分为两种，分别是弃管拖管法和接管拖管法。弃管法实际上就是铺管船在就位之后，先做一段时间的正常铺管工作，在达到预先设计好的管段长度之后就进行弃管。铺管船A/R绞车放缆，与此同时，采用陆地绞车将管子往岸边拖，当这些管道的末端即将到达原铺管船初始位置时停止拖拉。那么这时，铺管船就会收起管道末端、向回移船并继续再重复进行前面的接管，再弃管，再接管，反复几次，最终达到完成管道登陆铺设的目的。而接管拖管法实际上也就是在铺管船在满足吃水的设计管轴线上就位，将陆地绞车拖拉索具的一端送上铺管船与管道拖拉头相接，利用铺管船上的作业线接管，陆地用绞车拖管，接一根拖一节，将管道逐渐拖向登陆点。
3.海底管道维修。一是加强管道的定期检测。为确保海底管道安全生产，应参照海底管道规范，每5 年对海洋石油总公司在役海底管道系统进行全面检测一次，即每年对20 %的管道系统进行检测。对运行10 年以上的管道，检测的间隔时间要短。通过检测发现管道存在的各种几何缺陷、腐蚀、裂纹、椭圆变形、弯曲变形、外力损伤等，及时采取维修措施，最大限度地避免管道泄漏事故的发生，同时建立管道检测数据库，进行安全风险评估。二是维修预案的主要内容包括：①管道几种损坏类型的维修作业程序；②施工船舶和所需施工机具；③各种机械连接器、法兰的储备；④海水污染的应急处理方案和措施；⑤应急组织机构和应急程序；⑥专业维修队伍等。有这种维修预案应对突发性的管道事故，将大大缩短施工准备、采办周期，可以用最短的维修时间恢复管道的生产，减少油气泄漏造成的海洋污染。海洋石油总公司应建立这样一支专业检测维修队伍，为油气田安全生产和稳产、高产保驾护航。
随着国内外对于海洋油气资源的日益重视，海底管道事业也正在处于一个蓬勃、快速发展的阶段。海底管道铺设施工是由陆地管道穿越湖泊、河流水域的施工方法基础上不断发展起来的。海底管道在进行铺管作业的过程中选择何种方法是根据多种因素来确定的，诸如距岸远近、海况条件、海水深浅、管径大小等。建设海底管道的工程规模大，投资多。耗用的钢材、使用的船舶机具等也多。施工方案至关重要，施工前必须预先作周密的考虑。
参考文献：
[1]李粮纲，乌效鸣，史晓亮.非开挖导向钻进铺管技术应用研究[J].地质科技情报，2015，（S1）
[2]张宏，李志刚，赵宏林，耿焘，王晓波，曾鸣.深水海底管道铺管设备技术现状与国产化设想[J].石油机械，2015，（09）
[3]邓德衡，谭家华.浅水大直径薄壁管道铺设方法[J].中国海上油气（工程），2015，（02）
论文作者:范景涛,刘博,宋艳磊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
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